CN1552935A

CN1552935A - 一种镝金属合金及制备方法

Info

Publication number: CN1552935A
Application number: CNA031335985A
Authority: CN
Inventors: 陈春生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-08

Abstract

本发明涉及新材料产业，具体公开一种镝金属合金，按重量百分比计，其成分为10％～50％镝及50％～90％钕或50％～90％钕和0％～30％镨；采用电解方法制备，以金属钨或钼作阴极，以石墨作阳极，以10％～65％的氟化镝、15％～20％的氟化锂，以及15％～70％的氟化钕或15％～70％的氟化钕和0％～30％氟化镨作电解质，以10％～65％的氧化镝，以及35％～90％的氧化钕或35％～90％的氧化钕和0％～30％氧化镨为原料，在熔盐状态下电解，阴极上析出镝的合金，经收集浇注成锭。本发明解决了利用电解法生产镝金属合金时镝含量不能突破10％(重量比)的工艺技术问题，使镝含量可以控制在10％～50％(重量比)内，实现连续的大量生产。

Description

一种镝金属合金及制备方法

技术领域

本发明涉及新材料产业，具体地说是一种镝金属合金及制备方法。

背景技术

从镝的传统工艺上看，近二十年来，钕铁硼高能磁体的发明与发展为新材料产业写下浓浓一笔。金属镝作为制造钕铁硼高能磁体必需的材料，过去人们一直采用钙热还原法生产。钙热还原法就是将经氟化处理后的氟化镝与金属钙放在抽真空的反应器内(通常是在真空还原炉内)加热到所需的温度，经还原反应生成金属镝产品，反应式如下：

本生产工艺所产金属镝成本很高。生产中产生废渣对环境也造成了污染。因为用钙作还原剂，残留的钙在金属中影响产品质量。以上这些都是钙热还原法生产金属镝存在的不足。

从电解工艺基础上看，使用电解法生产金属钕和金属镨已有近二十年的历史。例如金属钕的电解：它是以难熔金属(如金属钨)作阴极1，以石墨作阳极2，以氟化钕和氟化锂也可再加入氟化钡作电解质(通常氟化钕为80～90％，氟化锂10～20％)，在电解质4成高温熔盐状态下，以氧化钕为原料加入电解槽内，在熔盐的状态下电解，阴极上析出钕金属，成液滴状滴到下面的钨坩埚5内，经一定时间用金属钛制成的勺舀出，浇注成锭，阳极上放出二氧化碳。结构如图1所示，其中标号3为石墨坩埚。

然而，采用现有技术中电解法生产纯金属镝产品是不可行的。因为镝的熔点在1400度以上，槽体材料难以长时间承受如此高的温度，并且少量电解出的金属镝也达不到质量要求。

最近几年，人们用电解法生产镝合金的尝试在电解金属钕时将原料和电解质中加入氧化镝和氟化镝来生产可满足钕铁硼磁体使用的含镝的金属钕，但始终只能生产镝含量在10％(重量比)以下的产品，使该产品实际应用受到极大限制。

发明内容

为了克服钙热还原法生产成本高、环境污染、产品质量差的不足，本发明的目的是提供一种利用电解法生产镝含量在10％～50％(重量比)的镝金属合金及制备方法。本发明解决了利用电解法生产镝金属合金时镝含量不能突破10％(重量比)的工艺技术问题，使镝含量可以控制在10％～50％(重量比)内任意一个很小的波动范围内，可以实现连续的大量生产，必将推动钕铁硼产业的发展。

本发明的技术方案是：

镝金属合金：按重量百分比计，其成分为10％～50％镝及50％～90％钕或50％～90％钕和0％～30％镨；

其制备采用电解方法，以金属钨或钼作阴极，以石墨作阳极，以10％～65％的氟化镝、15％～20％的氟化锂，以及15％～70％的氟化钕或15％～70％的氟化钕和0％～30％氟化镨作电解质，以10％～65％的氧化镝，以及35％～90％的氧化钕或35％～90％的氧化钕和0％～30％氧化镨为原料，在熔盐状态下电解，阴极上析出镝的合金，成液滴状滴到下面的钨坩埚内，经一定时间用金属钛或其它难熔金属制成的勺舀出，经收集浇注成锭，阳极上放出二氧化碳。

在电极上阴极反应为：

阳极反应为：

钕和镨都是制造钕铁硼高能磁体所必需的，所以使用它们的合金产品可代替使用单一的产品，这也是本发明选用钕和镨作为合金组分的原因。

与现有技术相比，本发明具有如下效果：

1.成本低。由于本发明避免采用钙为反应元素，大大降低了生产成本，实践证明，用本法生产的镝金属合金与钙热还原法生产的镝金属比较，折合纯镝，成本下降20％～40％。

2.质量更优。用钙热还原法生产的金属镝中钙的残留量在0.02％～0.05％(重量比)之间，影响钕铁硼的质量，而用电解法生产的镝金属合金中钙的含量只有0.001％左右。

3.有利环保。由于没有氟化钙废渣排放，所以大大减少了生产中对环境的污染。

附图说明

图1为现有技术中电解装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例详述本发明。

实例1～2

生产钕镝金属材料：

生产过程在4000A电解炉上进行的。按重量百分比，以10％～65％的氧化镝、35％～90％的氧化钕为主要原料；电解质配分为：10％～65％的氟化镝、15％～70％的氟化钕、15％～20％的氟化锂，以金属钨作阴极，石墨为阳极。

阴极反应为：

阳极反应为：

结果：在阴极上析出钕镝合金，经收集再浇注成锭。(具体详见表1)

表1

	实例1	实例2
	实例1	实例2	原料配分	45％的氧化镝55％的氧化钕	27％的氧化镝73％的氧化钕
电解质配分	17％的氟化锂49％的氟化镝34％的氟化钕	17％的氟化锂35％的氟化镝48％的氟化钕	原料配分	45％的氧化镝55％的氧化钕	27％的氧化镝73％的氧化钕
电解质配分	17％的氟化锂49％的氟化镝34％的氟化钕	17％的氟化锂35％的氟化镝48％的氟化钕	电解温度	1200℃	1180℃
电解电流	4000A	4000A	电解温度	1200℃	1180℃
电解电流	4000A	4000A	每炉电解时间	40分钟	40分钟
每炉出金属量	～3公斤	～3公斤	每炉电解时间	40分钟	40分钟
每炉出金属量	～3公斤	～3公斤	总生产炉次	1500	400
总产量	4620公斤	1240公斤	总生产炉次	1500	400
总产量	4620公斤	1240公斤	合金成分	Dy 47％Nd 52％Fe 0.2C 0.25Si 0.03Ai 0.04Ca 0.001	Dy 30％Nd 69％Fe 0.2C 0.25Si 0.03Ai 0.04Ca 0.001

实例3～4

生产过程在4000A电解炉上进行的。按重量百分比，以10％～65％的氧化镝，以及35％～90％的氧化钕和0％～30％氧化镨为主要原料；电解质配分为：10％～65％的氟化镝、15％～20％的氟化锂，以及15％～70％的氟化钕和0％～30％氟化镨，以金属钼作阴极，石墨为阳极。

阴极反应为：

阳极反应为：

结果：在阴极上析出钕镨镝合金，经收集再浇注成锭。以上实例情况详见表2：

表2

	实例3	实例4
	实例3	实例4	原料配分	42％的氧化镝43％氧化钕15％氧化镨	32％的氧化镝51％氧化钕17％氧化镨
电解质配分	17％的氟化锂47％的氟化镝27％的氟化钕9％的氟化镨	17％的氟化锂39％的氟化镝33％的氟化钕11％的氟化镨	原料配分	42％的氧化镝43％氧化钕15％氧化镨	32％的氧化镝51％氧化钕17％氧化镨
电解质配分	17％的氟化锂47％的氟化镝27％的氟化钕9％的氟化镨	17％的氟化锂39％的氟化镝33％的氟化钕11％的氟化镨	电解温度	1200℃	1180℃
电解电流	4000A	4000A	电解温度	1200℃	1180℃
电解电流	4000A	4000A	每炉电解时间	40分钟	40分钟
每炉出金属量	～3公斤	～3公斤	每炉电解时间	40分钟	40分钟
每炉出金属量	～3公斤	～3公斤	总生产炉次	400	600
总产量	1250公斤	1860公斤	总生产炉次	400	600
总产量	1250公斤	1860公斤	合金成分	Dy 45％Nd 40％Pr 14％Fe 0.2C 0.25Si 0.03Ai 0.04Ca 0.001	Dy 35％Nd 48％Pr 16％Fe 0.2C 0.25Si 0.03Ai 0.04Ca 0.001

Claims

1、一种镝金属合金，其特征在于：按重量百分比计，其成分为10％～50％镝及50％～90％钕或50％～90％钕和0％～30％镨。

2、一种镝金属合金的制备方法，采用电解方法，其特征在于：以金属钨或钼作阴极，以石墨作阳极，以10％～65％的氟化镝、15％～20％的氟化锂，以及15％～70％的氟化钕或15％～70％的氟化钕和0％～30％氟化镨作电解质，以10％～65％的氧化镝，以及35％～90％的氧化钕或35％～90％的氧化钕和0％～30％氧化镨为原料，在熔盐状态下电解，阴极上析出镝的合金，经收集浇注成锭。